Исследование адаптивного алгоритма для управления движением малых космических аппаратов в группе

В.В. Перлюк; М.А. Епринцев

doi:10.18127/j20700814-202605-06

Исследование адаптивного алгоритма для управления движением малых космических аппаратов в группе

научная статья УДК 629.7 Страницы: 35-41 doi.org/10.18127/j20700814-202605-06

^1,2 Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения (Санкт-Петербург, Россия)

Ключевые слова: Малые космические аппараты низкоорбитальная группировка терминальное управление адаптивная фильтрация фильтр Калмана спектральный анализ сигнал невязки

Аннотация

Постановка проблемы. В настоящее время стала актуальной проблема точного определения взаимного расположения малых спутников в групповых полетах. Для решения этой проблемы в работе предлагается адаптивный алгоритм фильтрации, основанный на спектральном анализе сигнала невязки в фильтре Калмана. Алгоритм позволяет компенсировать неопределенность и изменчивость статистических характеристик шумов измерений, что повышает точность оценки относительных расстояний между спутниками.

Цель. Исследовать алгоритмы управления относительным движением малых космических аппаратов (КА) в составе низкоорбитальной группировки, ориентированные на практическую реализацию в бортовых системах управления; рассмотреть задачу терминального управления, заключающуюся в выводе КА в заданную точку с обеспечением приемлемого поведения системы на протяжении всего процесса; предложить декомпозицию задачи сближения на три последовательных этапа: вывод КА на финишную прямую, ориентацию и стабилизацию относительного положения и непосредственно сближение.

Результаты. Приведены математические модели относительного движения КА, основанные на задачах оптимального управления с квадратичными функционалами качества, и предложены аналитические решения для синтеза законов управления. Эффективность алгоритма подтверждена результатами математического моделирования.

Практическая значимость. Предложенный адаптивный алгоритм управления движением отличается вычислительной простотой и может быть реализован на бортовых вычислительных средствах наноспутников.

Поступила: 14.07.2026
Одобрена: 24.07.2026
Принята: 01.09.2026

Для цитирования

Перлюк В.В., Епринцев М.А. Исследование адаптивного алгоритма для управления движением малых космических аппаратов в группе // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2026. Т. 24. № 5. С. 35−41. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700814-202605-06

Список источников

Brown R.G., Hwang P.Y.C. Introduction to Random Signals and Applied Kalman Filtering. John Wiley & Sons. 2012. P. 341–362.
Schilling K. Distributed Space Missions for Earth System Monitoring. New York: Springer Heidelberg Dordrecht London. 2016. P. 224–227.
Панферов А.И., Небылов А.В., Бродский С.А. Система управления относительным движением малых космических аппаратов (КА) // Материалы конференции «Управление в морских и аэрокосмических системах» (УМАС-2016). Россия. 2016. С. 355–364.
Perliuk V.V. Research of an optical method for determining the mutual positioning of microsatellites to ensure the safety of a low-orbital constellation // Acta Astronautica. 2026. V. 240. P. 24–31. DOI: 10.1016/j.actaastro.2025.11.045.
Perliuk V.V., Panferov A.I. Control Systems for Spacecraft Rendezvous and Docking // Journal of Aerospace Engineering. 2020. V. 33, № 1. P. 04019050.
Федоринов А.Ю. Исследование алгоритма установления связи между малыми космическими аппаратами с использованием машинного зрения для обеспечения группового полета с поддержанием четкой формации строя // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2024. Т. 22. № 6. С. 23–31. DOI: 10.18127/j20700814-202406-03.
Алпатов А.П. и др. Системы управления полетом космических аппаратов. М.: Машиностроение. 2018. С. 64–87.
Захаров Ю.В., Пешехонов В.Г. Навигационные системы космических аппаратов. М.: Физматлит. 2019. С. 122–158.
Степанов О.А. Применение фильтров Калмана в навигационных системах. М.: Физматлит. 2018. С. 55–68.
Сутягин Ю.Г., Иванов Н.М. Перспективы использования наноспутников в групповых полетах // Космические исследования. 2021. Т. 59. № 4. С. 345–356.
Крамлих А.В. Адаптивная система управления угловым движением малоразмерного космического аппарата // Гироскопия и навигация. 2025. Т. 33. № 1 (128). С. 106–124.
Yang Y. Spacecraft modeling, attitude determination, and control: quaternion-based approach. CRC Press. 2019. P. 211–243.
Микрин Е.А., Звягин Ф.В. Введение в механику полета и управление космическими аппаратами. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2020. С. 89–112.

[1] Brown R.G., Hwang P.Y.C. Introduction to Random Signals and Applied Kalman Filtering. John Wiley & Sons. 2012. P. 341–362.

[2] Schilling K. Distributed Space Missions for Earth System Monitoring. New York: Springer Heidelberg Dordrecht London. 2016. P. 224–227.

[3] Панферов А.И., Небылов А.В., Бродский С.А. Система управления относительным движением малых космических аппаратов (КА) // Материалы конференции «Управление в морских и аэрокосмических системах» (УМАС-2016). Россия. 2016. С. 355–364.

[4] Perliuk V.V. Research of an optical method for determining the mutual positioning of microsatellites to ensure the safety of a low-orbital constellation // Acta Astronautica. 2026. V. 240. P. 24–31. DOI: 10.1016/j.actaastro.2025.11.045.

[5] Perliuk V.V., Panferov A.I. Control Systems for Spacecraft Rendezvous and Docking // Journal of Aerospace Engineering. 2020. V. 33, № 1. P. 04019050.

[6] Федоринов А.Ю. Исследование алгоритма установления связи между малыми космическими аппаратами с использованием машинного зрения для обеспечения группового полета с поддержанием четкой формации строя // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2024. Т. 22. № 6. С. 23–31. DOI: 10.18127/j20700814-202406-03.

[7] Алпатов А.П. и др. Системы управления полетом космических аппаратов. М.: Машиностроение. 2018. С. 64–87.

[8] Захаров Ю.В., Пешехонов В.Г. Навигационные системы космических аппаратов. М.: Физматлит. 2019. С. 122–158.

[9] Степанов О.А. Применение фильтров Калмана в навигационных системах. М.: Физматлит. 2018. С. 55–68.

[10] Сутягин Ю.Г., Иванов Н.М. Перспективы использования наноспутников в групповых полетах // Космические исследования. 2021. Т. 59. № 4. С. 345–356.

[11] Крамлих А.В. Адаптивная система управления угловым движением малоразмерного космического аппарата // Гироскопия и навигация. 2025. Т. 33. № 1 (128). С. 106–124.

[12] Yang Y. Spacecraft modeling, attitude determination, and control: quaternion-based approach. CRC Press. 2019. P. 211–243.

[13] Микрин Е.А., Звягин Ф.В. Введение в механику полета и управление космическими аппаратами. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2020. С. 89–112.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи